ترابرد بار و اسپین در نانوساختارهای با طیف دیراک

در این پایان نامه به مطالعه خواص ترابردی سیستم های با طیف دیراک با تأکید بر نقش اسپین، اثرات ترموالکتریکی و نیز جریانهای جوزفسونی پرداخته ایم. نخست مروری خواهیم داشت بر گرافین تک لایه به ویژه گرافین اسپین قطبیده در رژیم مغناطیسی قوی که درآن حامل های با راستاهای اسپینی مختلف به ترتیب الکترون گونه و حفره گونه هستند. نوع متفاوتی از اثر هال و همچنین اثری شبیه کاندو بصورت کمینه در مقاومت الکتریکی بر حسب دما در حضور ناخالصی مغناطیسی معرفی می شود. در ادامه به مطالعه اثرات ترموالکتریک وابسته به اسپین در دو رژیم ترابردی بالستیک و پخشی گرافین مغناطیسی می پردازیم. نشان داده می شود که در چنین ماده ای در حالت غیر آلاییده، گرادیان دمایی یک جریان اسپینی خالص تولید خواهد کرد که به کاربردهای اسپینترونیکی می انجامد. در بخش دیگر پایان نامه با توجه به شواهد تجربی اخیر مبنی بر ایجاد ابررسانایی در مولیبدن دی سولفاید به مطالعه اثر جوزفسون در تک لایه mos2 و در حضور یک شکافتگی اسپینی خواهیم پرداخت. نشان خواهیم داد که وارونی ابرجریان که به عنوان گذار صفر-پی شناخته می شود با تغییر آلایش از طریق ولتاژهای گیت نیز می تواند اتفاق بیفتد. این برخلاف اتصالات مرسوم ابررسانا/فرومغناطیس/ابرسانا شناخته شده می باشد که در آنها گذارهای متوالی صفر-پی با تغییر طول اتصال یا دما رخ می دهد. سپس اثر جوزفسون در یک تکه از گرافین دولایه را که به دو گرافین تک لایه ی ابررسانا متصل شده است را مورد مطالعه قرار خواهیم داد. خواهیم دید هنگامی که الکترودهای ابررسانایی به لایه های مختلفی از دولایه متصل می شوند جریان جوزفسون عبوری از ناحیه دولایه غیرآلاییده و بدون بایاس در فاز پی قرار دارد. با اعمال ولتاژ بایاس یا آلایش، نمونه یک گذار صفر-پی که می تواند با تغییر دما و طول اتصال کنترل شود از خود نشان می دهد.